Doble capa elèctrica
La doble capa elèctrica és l'estructura que comprén la regió de interfase entre dos fases. Conté una distribució complexa de càrrega elèctrica que prové de la transferència de càrrega entre les fases, adsorció dels ions positius i negatius, orientació de les molècules en moment dipolar i polarisació de la càrrega elèctrica en les molècules. Adquirix gran importància en el comportament dels coloides i atres superfícies en contacte en solvents. Un dels principals efectes de l'existència de la doble capa en l'interfaç electrodo-solució és l'acumulació de càrrega o capacitat, superposta a una activitat faradaica.
Introducció
[editar | editar còdic]Electrodo idealment polarisable
[editar | editar còdic]Electrodo idealment polarisable és un electrodo en el que no ocorre cap transferència de càrrega a través de la interfase electrodo-solució, sense importar el potencial impost per una font de voltage externa.
Cap electrodo real pot comportar-se com un electrodo idealment polarisable en tot el ranc de potencials de treball d'una dissolució. No obstant, alguns electrodos poden comportar-se de forma idealment polarisable en un ranc llimitat de potencial, en a on les reaccions de transferència de càrrega tenen un valor suficientment chicotet per a no ser preses en conte. Per eixemple: un electrodo de mercuri en contacte en una solució de clorur de potassi es comporta com un electrodo idealment polarisable entre -2.1V i +0.25V (vs EEH), ya que dins d'eixe ranc no hi ha processos de transferència de càrrega.
Degut a que la càrrega no pot travessar la interfase de l'electrodo idealment polarisable quan es canvia el potencial, s'ha demostrat experimentalment que el comportament de la interfase electrodo-solució és anàloga a la d'un condensador, i pot donar-se un model semblat a un condensador per a la regió de interfase. A un potencial determinat existirà una càrrega en l'electrodo i una càrrega en la solució, i els seus valors seran iguals i oposts. La càrrega del metal residix en la superfície del mateix i la càrrega de la solució es troba en l'excés de ions que es trobe prop d'esta superfície. Se sol dividir la càrrega entre l'àrea de l'electrodo i es treballa en densitat de càrrega. L'apany d'espècies carregades i dipols orientats existents en la interfase metal solució és conegut com a doble capa elèctrica. La capacitat de la doble capa (Cd) sol trobar-se entre 10-40 μF/cm². No obstant, a diferència dels condensadores reals, Cd sol ser una funció del potencial.
Introducció a la doble capa
[editar | editar còdic]_caps_block_3_-int.svg){kind=link}
Es pensa que la regió de la doble capa que està en la solució està feta d'atres capes més primes. La més propenca a l'electrodo és cridada capa interna, conté molècules del solvent i atres espècies que es denominen adsorbidas específicament. Esta capa interna també és cridada capa compacta, d'Helmholtz o de Stern. La zona en a on es troben els centres elèctrics dels ions adsorbidos específicament es diu pla intern de Helmholtz (PIH) i està a una distancia d1. Els ions solvatados poden acostar-se al metal fins a una distancia d2. La zona a on es troben els centres elèctrics dels ions solvatados més propencs és cridada pla extern de Helmholtz (PEH). L'interacció dels ions solvatados en el metal carregat són de "llarga distància", per lo que estos ions es denominen no adsorbido específicament. Per l'agitació tèrmica en la solució, estos ions no adsorbidos específicament es distribuïxen en una regió tridimensional que va des de el PEH fins al restant de la solució, esta zona és anomenada capa difusa.
Desenroll històric dels models de la doble capa
[editar | editar còdic]El primer model de la doble capa elèctrica s'atribuïx normalment a Helmholtz en 1879. Va tractar la doble capa elèctrica des d'un punt de vista matemàtic com un condensador, basat en un model físic en el que una capa d'ionés és adsorbida a la superfície. Helmholtz va imaginar que ions sodi (Na+) estaven alineats en una capa de solvatación intacta en la superfície de l'electrodo i que estes càrregues estaven compensades en número d'electrons del costat opost. Propon l'existència d'una capa de solvent sobre la superfície de l'electrodo i ions adsorbidos (Pla intern de Helmholtz, IHP), seguida d'una capa de ions en el seu coraza de solvatación intacta (Pla extern de Helmholtz, OHP), de tal forma que les càrregues iòniques en la solució són compensades per càrregues opostes en la superfície de l'electrodo.
Més vesprada Gouy i Chapman (entre els anys1910 i 1913) varen aportar una série de modificacions en considerar que els ions s'acomoden a lo llarc d'una gruixa de solució finito conegut com la capa difusa, lligada a l'agitació tèrmica i en la funció de balancejar la càrrega de l'electrodo. En este model el potencial superficial disminuïx exponencialment per l'adsorció dels contraiones presents en la dissolució.
Actualment s'utilisa el model de Gouy-Chapman-Stern, en el qual es combina la capa adsorbida de Helmholtz en la doble capa difusa de Gouy-Chapman. En ell s'utilisen importants aproximacions:
- Els ionés són considerats com a càrregues puntuals
- Només les interaccions coulombianas són significatives
- La permitividad elèctrica és constant en l'interior de la doble capa
- El solvent és uniforme a escala atòmica.
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Doble capa eléctrica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.